JP3973481B2 - Echo canceller system - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハンズフリー装置やテレビ会議システムに応用される音響エコーキャンセラシステムに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、音響エコーキャンセラシステムにおいて、エコー量を低減させる技術としては、特許第02861888号、特開2000−59270号公報や特開2000−040985号公報に開示している様に、入出力の利得を調整するものが一般的である。
図5は従来のエコーキャンセラシステムの構成図である。このエコーキャンセラシステムは、マイク1、音量制御部2、算出された推定エコーと実エコーを減算する減算器3、回線へ送出する利得を調整する音量制御部4、残留エコーの低減の処理を行うノイズ制御部5、マイク1とスピーカ間の伝達関数を推定し、フィルタ係数を自動的に更新する機能を備えた適応フィルタ6、回線からの音声を伝達するスピーカ7、スピーカ7の音量を調節する音量制御部8、回線からの音の利得を調整する音量制御部10を備えている。
図中の各音量制御ブロック2、4、8、10にて最適な利得調整が行われた場合、回線へ伝送されるエコー量が最小になる。エコー量を低減させる別の手段として、指向性マイクを用いるものもある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、利得の調整を行うと、エコー量は小さくなるが、実際に使用するにあたり、音が小さく使用者が聞きづらくなる問題が生じる。特に図5で示した音量制御部10で利得を下げると、利用者A側で聞きづらくなり、音量制御部4で利得を下げると利用者B側で聞きづらくなる。この様に、エコー量の調整と使用者の聞きやすさは相反するため、利得調整だけでは限界がある。
そこで、エコー量の調整を利得だけでなく、聴覚的に聞こえない不要な音(聴覚マスクされる音)を除去することを考える。利用者A側のスピーカから発生した音は、利用者A側の伝達特性の影響を受けることにより、本来なら聞こえない(聴覚マスクされる)はずの音がマイクに入力される場合がある。
本発明は、この様なエコー成分を除去し、利用者に不快感なく、残留エコーをより低減させることができるエコーキャンセラシステムを提供することを目的とするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項1記載の発明は、回線からの音声信号を参照して推定エコー信号を生成し、かつ実際の残留エコー信号からマイクとスピーカ間の伝達関数を推定してフィルタ係数を更新する機能を備えた適応フィルタと、マイクより入力された実エコー信号から推定エコー信号を減算する減算器と、を有するエコーキャンセラシステムであって、回線から伝送されてきた音声信号の利得調整を行う音声制御部と、音声制御部で利得調整された音声信号について、所定の聴覚特性における被マスク成分を除去する被マスク成分除去手段と、を有し、被マスク成分除去手段で被マスク成分を除去された音声信号は、スピーカから出力される音声として用いられることを特徴とする。また、請求項2記載の発明は、請求項1のエコーキャンセラシステムにおいて、被マスク成分除去手段で除去される被マスク成分は、同時マスキング、前向性継時マスキング、及び後向性継時マスキングのうちいずれかの聴覚特性においてマスクされる成分であることを特徴とする。
【0005】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施の形態を詳細に説明する。図1は本発明の実施の形態に係るエコーキャンセラシステムの構成図である。このエコーキャンセラシステムは、マイク1、音量制御部2、算出された推定エコーと実エコーを減算する減算器3、回線へ送出する利得を調整する音量制御部4、残留エコーの低減の処理を行うノイズ制御部5、マイク1とスピーカ間の伝達関数を推定し、フィルタ係数を自動的に更新する機能を備えた適応フィルタ6、回線からの音声を伝達するスピーカ7、スピーカ7の音量を調節する音量制御部8、聴覚的に聞こえない不要な音(聴覚マスクされる音)を除去する聴覚マスク処理部9、回線からの音の利得を調整する音量制御部10を備えている。
まず第1のエコーキャンセル処理例を説明する。回線から伝送されてきた利用者B側の音声はまず、音量制御部10で利得調整される。その後、聴覚マスク処理部9で利用者Aが聞き取れないと判定される成分を除去する。ここで、除去するモデルとして同時マスキングとする。同時マスキングとは、図2に示すようにマスクする音響成分と、マスクされる音響成分が同一領域上に存在するモデルである。
聴覚マスク処理部9で処理された信号は適応フィルタ6の参照信号となるとともに、利用者A側に伝送され、音量制御部8で音量調整された後、スピーカ7により利用者Aに伝えられる。そのスピーカ7より発生された音は実エコーとしてマイク1より入力される。
ここで、この信号は聴覚マスク処理部9で利用者Aが聞き取れないと判定される成分を除去されているため、利用者A側の伝達特性の影響を受けその成分が利用者Bに感知できる実エコーとして入力されることがない。マイク1からの信号はその後、音量制御部2で利得の調整が行われ、減算器3で適応フィルタ6の出力と減算される。減算された信号は残留エコーとなり、音量制御部4で利得調整された後、ノイズを除去するノイズ制御部5を通過し、回線に伝送される。
次に第2のエコーキャンセル処理例を説明する。回線から伝送されてきた利用者B側の音声はまず、音量制御部10で利得調整される。その後、聴覚マスク処理部9で利用者Aが聞き取れないと判定される成分を除去する。ここで、除去するモデルとして継時マスキングとする。継時マスキングとは、図3に示すようにマスクする音響成分と、マスクされる音響成分が時間的に差があるモデルである。
図3に示されているケースは、マスクする音がマスクされる音の前にある場合で、これは前向性マスキング(順向マスキング)と呼ばれるものである。また、図4に示されるように、マスクする音がマスクされる音の後にある場合もある。これは後向性マスキング(逆向性マスキング)と呼ばれる。
聴覚マスク処理部9は、これらの成分を除去するものである。聴覚マスク処理部9で処理された信号は適応フィルタ6の参照信号となるとともに、利用者A側に伝送され、音量制御部8で音量調整された後、スピーカ7により利用者Aに伝えられる。そのスピーカ7より発生された音は実エコーとしてマイク1より入力される。
ここで、この信号は聴覚マスク処理部9で利用者Aが聞き取れないと判定される成分を除去されているため、利用者A側の伝達特性の影響を受けその成分が利用者Bに感知できる実エコーとして入力されることがない。マイク1からの信号はその後、音量制御部2で利得の調整が行われ、減算器3で適応フィルタ6の出力と減算される。減算された信号は残留エコーとなり、音量制御部4で利得調整された後、ノイズを除去するノイズ制御部5を通過し、回線に伝送される。
【0006】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によると、以下の様な効果がある。
【0007】
請求項1のエコーキャンセラシステムにおいては、利得の調整だけでは限界であったものが、聴覚特性を利用することにより、利用者に負担を与えることなくエコー量を低減させることが可能となり、延いては残留エコーを低減させることができる。
請求項2のエコーキャンセラシステムにおいては、継時マスキングを利用することにより、利用者に負担を与えることなくさらにエコー量を低減させることが可能となり、延いては残留エコーを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係るエコーキャンセラシステムの構成図である。
【図2】同時マスキングの説明図である。
【図3】継時マスキング(前向性)の説明図である。
【図4】継時マスキング(後向性)の説明図である。
【図5】従来のエコーキャンセラシステムの構成図である。
【符号の説明】
1 マイク
2 音量制御部
3 減算器
4 音量制御部
5 ノイズ制御部
6 適応フィルタ
7 スピーカ
8 音量制御部
9 聴覚マスク処理部(聴覚マスク処理手段)
10 音量制御部
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an acoustic echo canceller system applied to a hands-free device and a video conference system.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in an acoustic echo canceller system, as a technique for reducing the amount of echo, as disclosed in Japanese Patent No. 0281888, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-59270 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-040985, an input / output gain is set. What is adjusted is common.
FIG. 5 is a block diagram of a conventional echo canceller system. This echo canceller system performs processing for reducing a residual echo, a microphone 1, a volume control unit 2, a subtractor 3 that subtracts the calculated estimated echo and the actual echo, a volume control unit 4 that adjusts a gain sent to the line, The noise control unit 5, the transfer function between the microphone 1 and the speaker is estimated, the adaptive filter 6 having a function of automatically updating the filter coefficient, the speaker 7 for transmitting voice from the line, and the volume of the speaker 7 are adjusted. A volume control unit 8 and a volume control unit 10 for adjusting the gain of sound from the line are provided.
When optimal gain adjustment is performed in each of the volume control blocks 2, 4, 8, and 10 in the figure, the amount of echo transmitted to the line is minimized. Another means for reducing the amount of echo is to use a directional microphone.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the gain is adjusted, the amount of echo is reduced, but in actual use, there is a problem that the sound is small and the user is difficult to hear. In particular, if the gain is lowered by the volume control unit 10 shown in FIG. 5, it becomes difficult for the user A to hear, and if the gain is lowered by the volume control unit 4, the user B becomes difficult to hear. As described above, since the adjustment of the echo amount and the user's ease of listening are in conflict, there is a limit to the gain adjustment alone.
Therefore, the adjustment of the amount of echo is considered to remove not only the gain but also unnecessary sounds (audible masked sounds) that cannot be heard audibly. The sound generated from the speaker on the user A side is affected by the transfer characteristics on the user A side, so that a sound that should not be heard (hearing masked) may be input to the microphone.
An object of the present invention is to provide an echo canceller system capable of removing such echo components and reducing the residual echo without causing discomfort to the user.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 generates an estimated echo signal by referring to an audio signal from a line, and estimates a transfer function between a microphone and a speaker from an actual residual echo signal. An echo canceller system having an adaptive filter having a function of updating a filter coefficient and a subtractor for subtracting an estimated echo signal from an actual echo signal input from a microphone , and an audio signal transmitted from a line And a masked component removing unit that removes a masked component in a predetermined auditory characteristic of the voice signal gain-adjusted by the voice control unit. The sound signal from which the masked component is removed is used as sound output from a speaker . The invention according to claim 2 is the echo canceller system according to claim 1, wherein the masked component to be removed by the masked component removing means includes simultaneous masking, forward masking, and backward masking. The component is masked in any of the auditory characteristics.
[0005]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of an echo canceller system according to an embodiment of the present invention. This echo canceller system performs processing for reducing a residual echo, a microphone 1, a volume control unit 2, a subtractor 3 that subtracts the calculated estimated echo and the actual echo, a volume control unit 4 that adjusts a gain sent to the line, The noise control unit 5, the transfer function between the microphone 1 and the speaker is estimated, the adaptive filter 6 having a function of automatically updating the filter coefficient, the speaker 7 for transmitting voice from the line, and the volume of the speaker 7 are adjusted. A volume control unit 8, an auditory mask processing unit 9 that removes unnecessary sounds (audible masked sounds) that cannot be heard audibly, and a volume control unit 10 that adjusts the gain of the sound from the line are provided.
First, a first echo cancellation processing example will be described. The sound on the user B side transmitted from the line is first gain-adjusted by the volume control unit 10. Thereafter, a component determined by the auditory mask processing unit 9 to be inaudible to the user A is removed. Here, simultaneous masking is used as a model to be removed. The simultaneous masking is a model in which the acoustic component to be masked and the acoustic component to be masked exist in the same region as shown in FIG.
The signal processed by the auditory mask processing unit 9 becomes a reference signal for the adaptive filter 6, is transmitted to the user A side, is adjusted in volume by the volume control unit 8, and is transmitted to the user A by the speaker 7. The sound generated from the speaker 7 is input from the microphone 1 as a real echo.
Here, since this signal has a component that is determined to be inaudible by the user A in the auditory mask processing unit 9, the component can be detected by the user B under the influence of the transfer characteristics on the user A side. It is not input as a real echo. The signal from the microphone 1 is then adjusted in gain by the volume control unit 2 and subtracted from the output of the adaptive filter 6 by the subtractor 3. The subtracted signal becomes a residual echo, is subjected to gain adjustment by the volume control unit 4, passes through the noise control unit 5 that removes noise, and is transmitted to the line.
Next, a second example of echo cancellation processing will be described. The sound on the user B side transmitted from the line is first gain-adjusted by the volume control unit 10. Thereafter, a component determined by the auditory mask processing unit 9 to be inaudible to the user A is removed. Here, continuous masking is used as a model to be removed. Successive masking is a model in which the acoustic component to be masked and the acoustic component to be masked are temporally different as shown in FIG.
The case shown in FIG. 3 is when the sound to be masked is before the sound to be masked, which is called forward masking (forward masking). Further, as shown in FIG. 4, the masking sound may be after the masked sound. This is called retrospective masking (reverse masking).
The auditory mask processing unit 9 removes these components. The signal processed by the auditory mask processing unit 9 becomes a reference signal for the adaptive filter 6, is transmitted to the user A side, is adjusted in volume by the volume control unit 8, and is transmitted to the user A by the speaker 7. The sound generated from the speaker 7 is input from the microphone 1 as a real echo.
Here, since this signal has a component that is determined to be inaudible by the user A in the auditory mask processing unit 9, the component can be detected by the user B under the influence of the transfer characteristics on the user A side. It is not input as a real echo. The signal from the microphone 1 is then adjusted in gain by the volume control unit 2 and subtracted from the output of the adaptive filter 6 by the subtractor 3. The subtracted signal becomes a residual echo, is subjected to gain adjustment by the volume control unit 4, passes through the noise control unit 5 that removes noise, and is transmitted to the line.
[0006]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, the present invention has the following effects.
[0007]
In the echo canceller system according to the first aspect, the adjustment of the gain alone is a limit, but by using the auditory characteristic, it becomes possible to reduce the echo amount without giving a burden to the user. Can reduce residual echo.
In the echo canceller system according to the second aspect, by using the successive masking, it is possible to further reduce the amount of echoes without giving a burden to the user, and it is possible to reduce the residual echo.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of an echo canceller system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of simultaneous masking.
FIG. 3 is an explanatory view of joint masking (forward direction).
FIG. 4 is an explanatory diagram of joint masking (retroversion).
FIG. 5 is a configuration diagram of a conventional echo canceller system.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Microphone 2 Volume control part 3 Subtractor 4 Volume control part 5 Noise control part 6 Adaptive filter 7 Speaker 8 Volume control part 9 Auditory mask process part (auditory mask process means)
10 Volume controller

Claims (2)

回線からの音声信号を参照して推定エコー信号を生成し、かつ実際の残留エコー信号からマイクとスピーカ間の伝達関数を推定してフィルタ係数を更新する機能を備えた適応フィルタと、マイクより入力された実エコー信号から前記推定エコー信号を減算する減算器と、を有するエコーキャンセラシステムであって、
前記回線から伝送されてきた音声信号の利得調整を行う音声制御部と、
前記音声制御部で利得調整された音声信号について、所定の聴覚特性における被マスク成分を除去する被マスク成分除去手段と、を有し、
前記被マスク成分除去手段で前記被マスク成分を除去された音声信号は、前記スピーカから出力される音声として用いられることを特徴とするエコーキャンセラシステム。
An adaptive filter with a function to generate an estimated echo signal by referring to the audio signal from the line and to update the filter coefficient by estimating the transfer function between the microphone and the speaker from the actual residual echo signal, and input from the microphone An echo canceller system having a subtractor for subtracting the estimated echo signal from the actual echo signal,
A voice control unit for adjusting the gain of the voice signal transmitted from the line;
A masked component removing unit that removes a masked component in a predetermined auditory characteristic with respect to the voice signal whose gain is adjusted by the voice control unit ;
The echo canceller system , wherein the audio signal from which the masked component has been removed by the masked component removal means is used as a sound output from the speaker .
請求項1のエコーキャンセラシステムにおいて、被マスク成分除去手段で除去される被マスク成分は、同時マスキング、前向性継時マスキング、及び後向性継時マスキングのうちいずれかの聴覚特性においてマスクされる成分であることを特徴とするエコーキャンセラシステム。  2. The echo canceller system according to claim 1, wherein the masked component to be removed by the masked component removing means is masked in an auditory characteristic of any one of simultaneous masking, forward masking, and backward masking. Echo canceller system characterized by being a component.
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